CN114394174A - 一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，包括导向定位机构、可视化声光报警监测系统、以及悬挂机构；角度编码器采集前轴的转向节处的转向角调整数据、并传输至工控机进行数据识别，LED显示屏与工控机连接以显示数据信息。本发明的装置利用导向定位机构、可视化声光报警监测系统、悬挂机构能够针对不同的车型、不同的高度、不同的轮距、不同的转向角度实现快速定位、调整和数据识别、采集、监测、存储和传输，操作便捷，精度高，成本低，性价比高。有效提高生产效率，降低人工劳动强度和车辆因前轮摆振、偏磨吃胎等造成售后故障及索赔风险，减少商务纠纷。

Description

一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置
技术领域
本发明涉及汽车生产加工装配与测量技术领域，尤其涉及一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，汽车市场需求量持续并迅猛增长，汽车前轴生产企业规模和产量也在不断扩大。前轴是汽车行驶系统的重要组成部分，承担载重(或驱动)和转向功能。前轴利用转向节摆动角度来实现汽车转向功能，而转向角的准确度影响汽车行驶的稳定性和舒适性。不适合的转向角易造成车辆前轮摆振、偏磨吃胎等影响行车安全性风险，引发售后故障索赔及商务纠纷。因此，消除左右轮转向误差，保证前轴转向角的准确度，非常重要。
汽车前轴设计转向角调整范围一般为30°～50°，属于装配过程中的重要工序控制项目。目前在汽车前轴装配行业内，转向角调整与控制方法有两种，呈现两极分化的状态，分别为：
第一种，低端方式，采用传统工装结构，如角度盘或专用卡板，因产品和工装加工误差影响，精度误差≥1°，操作人员需要4人，精度差，效率较低，使用范围窄，不能消除车轮两端转角误差，其优点是成本低。
第二种，高端方式，采用现代红外线或激光测量仪，精度高，使用范围广，操作人员仅需2人，效率高。红外线精度可达0.17°，但受环境温差影响，需定期校准，国产设备售价约为40～60万元，使用和维护成本比较高；而激光测量仪精度可达0.01°，进口设备售价均为70～110万元。红外线或激光测量仪成本非常高，给企业生产加工带来很大的负担。
因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决现有技术中精度差、效率低、适用范围窄的技术问题的高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，该装置包括：
导向定位机构，所述导向定位机构与前轴配合，所述前轴的两端的转向节通过所述导向定位机构定位；
可视化声光报警监测系统，所述可视化声光报警监测系统具有位于所述导向定位机构的角度编码器、以及与所述角度编码器连接的工控机和LED显示屏；以及
悬挂机构；
所述导向定位机构通过所述悬挂机构固定以保持所述导向定位机构的位置；
所述角度编码器采集前轴的转向节处的转向角调整数据、并传输至所述工控机进行数据识别，所述LED显示屏与所述工控机连接以显示数据信息。
进一步的，所述导向定位机构包括：
导向杆，所述导向杆的两端具有保持所述导向杆位置的支撑板；
滑动连接于所述导向杆的滑动块；以及
集成有所述滑动块下端的U型定位块；
所述U型定位块安装于所述前轴的两端的转向节的轴承位以保持所述前轴的位置；
所述滑动块能够沿所述导向杆的轴向滑动以调整两个所述U型定位块之间的距离；
所述U型定位块与所述滑动块通过定位销与螺栓装配固定。
进一步的，所述可视化声光报警监测系统包括：
定位轴，所述定位轴与对应位置的转向节的主销孔连接；
通过所述定位轴与所述转向节连接的所述角度编码器，且所述角度编码器集成有扬声器；
所述LED显示屏通过螺栓固定于生产线的导轨上，且所述LED显示屏根据所述工控机传输的数据信号显示产品的状态；
与所述工控机连接有扫码枪，且所述扫码枪与所述工控机通过无线连接，所述扫码枪通过扫描二维码或条形码以识别产品类型，采集并传输至所述工控机；
所述工控机通过读取所述扫码枪传输的信息，用以设置、修改、识别、控制、存储、传输不同产品的需求和监测结果、并自动判断产品质量状态。
进一步的，所述工控机能够发出声光报警命令信号。
进一步的，所述悬挂机构包括：
与所述导向定位机构的导向杆连接以吊装所述导向定位机构的连接板；
与所述连接板通过吊环连接的弹簧平衡器；以及
与所述弹簧平衡器通过锁扣连接的KBK；
所述KBK通过锁扣与生产线的导轨连接，且所述KBK用以带动该万能装置沿生产线的多个方向移动。
进一步的，所述KBK为天车轻小型自立起重机、和/或悬挂起重机、和/或单轨起重机、和/或旋臂起重机、和/或固定式工字梁、和/或槽钢。
在上述技术方案中，本发明提供的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，具有以下有益效果：
本发明的装置利用导向定位机构、可视化声光报警监测系统、悬挂机构能够针对不同的车型、不同的高度、不同的轮距、不同的转向角度实现快速定位、调整和数据识别、采集、监测、存储和传输，操作便捷，精度高，成本低，性价比高。有效提高生产效率，降低人工劳动强度和车辆因前轮摆振、偏磨吃胎等造成售后故障及索赔风险，减少商务纠纷。
本发明的装置制造成本仅为五万元，为进口设备平均价格的5％～7％，国产高端设备平均成本的8％～12％。精度可以控制在0.01°，操作人员2人，生产节拍40～60秒，可与高端设备媲美，同时适用于多种前轴转向角的调整与识别、采集、检测、数据存储及上传MES系统，性价比高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置的导向定位机构的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置的可视化声光报警监测系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置的悬挂机构的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置的使用状态的结构示意图。
附图标记说明：
1、导向定位机构；2、可视化声光报警监测系统；3、悬挂机构；4、前轴；
101、导向杆；102、支撑板；103、滑动块；104、U型定位块；
201、定位轴；202、角度编码器；203、LED显示屏；204、工控机；205、扫码枪；206、电缆线；
301、连接板；302、吊环；303、弹簧平衡器；304、KBK。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1～图5所示；
本实施例公开了一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，该装置包括：
导向定位机构1，导向定位机构1与前轴4配合，前轴4的两端的转向节通过导向定位机构1定位；
可视化声光报警监测系统2，可视化声光报警监测系统2具有位于导向定位机构1的角度编码器202、以及与角度编码器202连接的工控机204和LED显示屏203；以及
悬挂机构3；
导向定位机构1通过悬挂机构3固定以保持导向定位机构1的位置；
角度编码器202采集前轴4的转向节处的转向角调整数据、并传输至工控机204进行数据识别，LED显示屏203与工控机204连接以显示数据信息。
具体的，本实施例公开了一种适用于汽车前轴转向角调整的万能装置，其主要包括导向定位机构1、可视化声光报警监测系统2、KBK和弹簧平衡器悬挂机构3。其中，导向定位机构1与前轴4转向节处连接以实现前轴4的定位固定，本实施例的可视化声光报警监测系统2具有位于导向定位机构1与前轴4连接处的角度编码器202，能够在调整转向角时采集转向角数据并传输至工控机204，并进行数据分析和显示。同时，为了实现生产线的生产要求使用，设计了上述的悬挂机构3，以集成上述两个机构，并满足生产要求。
优选的，本实施例的导向定位机构1包括：
导向杆101，导向杆101的两端具有保持导向杆101位置的支撑板102；
滑动连接于导向杆101的滑动块103；以及
集成有滑动块103下端的U型定位块104；
U型定位块104安装于前轴4的两端的转向节的轴承位以保持前轴4的位置；
滑动块103能够沿导向杆101的轴向滑动以调整两个U型定位块104之间的距离；
U型定位块104与滑动块103通过定位销与螺栓装配固定。
首先，本实施例限定了导向定位机构1的组成和作用原理，其包括导向杆101、滑动块103、U型定位块104。其中，本实施例的U型定位块104可以为多个，该U型定位块104能够满足不同产品转向节轴承位尺寸不同的需求。而支撑板102是用以固定导向杆101的，保证导向杆101定位的一致性，位置可以调节，保证导向杆101的支撑刚度和强度。
其次，导向杆101用以保证前轴4左右转向节定位的一致性，并具有合适的长度尺寸，以满足不同产品轮距尺寸的定位调节范围要求。
优选的，本实施例的可视化声光报警监测系统2包括：
定位轴201，定位轴201与对应位置的转向节的主销孔连接；
通过定位轴201与转向节连接的角度编码器202，且角度编码器202集成有扬声器；
LED显示屏203通过螺栓固定于生产线的导轨上，且LED显示屏203根据工控机204传输的数据信号显示产品的状态；
与工控机204连接有扫码枪205，且扫码枪205与工控机204通过无线连接，扫码枪205通过扫描二维码或条形码以识别产品类型，采集并传输至工控机；
工控机204通过读取扫码枪传输的信息，用以设置、修改、识别、控制、存储、传输不同产品的需求和监测结果、并自动判断产品质量状态。
其中，上述的工控机204能够发出声光报警命令信号。
本实施例进一步地限定了可视化声光报警监测系统2的组成，其用以快速调整前轴4转向角和数据识别、采集、监测、信息存储和传输，以便于质量追溯。该系统根据产品的需求设计了多个定位轴201，通过定位轴201满足不同产品转向节主销孔尺寸不同的定位需求。而角度编码器202与定位轴201通过定位销和螺栓连接，并带有扬声器，以确定不同产品转向角调整的起始0度位置的准确性，并记录转向角调整角度数据，根据系统设置需求发出声音报警。
本实施例的可视化声光报警监测系统2以电缆线206连接角度编码器202、LED显示屏203和工控机204；满足数据的传输和交互功能。LED显示屏203通过螺栓固定在生产线的导轨上，调整好合适的高度和位置，以满足传输和交互数据的显示功能，并根据系统设置需求，发出黄色/绿色/红色的显示信息，代表产品的操作中/合格/不合格等状态，便于操作人员识别和读取。
上述的扫码枪205与工控机204无线连接，用以设置、修改、识别、控制、存储、传输不同产品的需求和监测结果，并自动判断产品质量状态，发出声光报警命令信号，同时具备不合格品返修后重新判定功能，并具有足够的存储容量，满足数据处理和传输需求，以便于质量追溯。
优选的，本实施例的悬挂机构3包括：
与导向定位机构1的导向杆101连接以吊装导向定位机构1的连接板301；
与连接板301通过吊环302连接的弹簧平衡器303；以及
与弹簧平衡器303通过锁扣连接的KBK304；
KBK304通过锁扣与生产线的导轨连接，且KBK304用以带动该万能装置沿生产线的多个方向移动。
其中，上述的KBK304为天车轻小型自立起重机、和/或悬挂起重机、和/或单轨起重机、和/或旋臂起重机、和/或固定式工字梁、和/或槽钢。
本实施例的悬挂机构3用以固定和调整前述的几个机构，以保证装置操作便捷，处于良好的人机工程环境。
本实施例的连接板301用以吊装导向定位机构1，位置可调节，起到辅助支撑作用，保证导向杆101的刚性和强度，定位的一致性。吊环302用以连接KBK304锁扣与连接板301，具有足够的承载能力，并保证导向定位机构1的稳定性。弹簧平衡器303和KBK304通过锁扣联机额，具有足够的承载范围，用以平衡前述机构和系统，以满足不同产品空间高度尺寸的不同需求，并处于良好的人机工程环境，操作便捷。
KBK304通过锁扣连接生产线的导轨，具有足够的承载能力，用以固定本装置，可以实现沿生产线的前、后、左、右、上、下方向的移动，具有足够的运动形成空间来完成转向角的调整或返修操作。
实际工作时，人工通过KBK和弹簧平衡器悬挂机构3调节本装置到合适的位置，将导向定位机构1放置于前轴4和转向节装配合件上定位；通过可视化声光报警监测系统2调整并监测转向角至需求数值，自动存储并传输数据信息；操作完成，KBK和弹簧平衡器悬挂机构3，自动复位。具体步骤如下：
S101、通过可视化声光报警监测系统2中的扫码枪205，扫描采集产品二维码或条形码，并传输至工控机204；工控机204通过接收信息检索数据库，识别并调取已设置在存储系统中的产品类型和需求参数，并通过电缆线206将产品型号和需求参数传输至LED显示屏203上。
S102、操作人员看到可视化声光报警监测系统2中LED显示屏203显示的信息后，通过悬挂机构3将导向定位机构1放置在前轴4和转向节装配合件上：将导向定位机构1中的U型定位块104卡在两端转向节轴承位上定位；再将可视化声光报警监测系统2中的定位轴201放置在转向节主销孔内定位，按动角度编码器202上的“开始”按钮，初始角度回位清零。数据信息通过电缆线206反馈至工控机204，并传输至LED显示屏203，发出绿色屏显信息，角度编码器202自带扬声器发出“开始”声音提醒。
S103、操作人员松开导向定位机构1，悬挂机构3自动回位。人工调整转向角，可视化声光报警监测系统2中的角度编码器202记录转角数据，LED显示屏203显示颜色为黄色，角度编码器202自带扬声器发出“调整中”声音提醒。
S104、操作人员继续调整转向角至需求参数，可视化声光报警监测系统2中的LED显示屏203显示颜色为绿色，角度编码器202自带扬声器发出“合格”声音提醒。如若为其他数值，LED显示屏203显示颜色为红色，角度编码器202自带扬声器发出“不合格”声音提醒，需重新调整至合格要求。
S105、人工按动角度编码器202上的“停止”按钮，取下角度编码器202，通过挂钩固定于悬挂机构3的吊环302中，操作结束。监测数据通过电缆线206传输至可视化声光报警监测系统2中的工控机204，完成信息存储，并按设置的周期上传MES系统，以便于追溯。
在上述技术方案中，本发明提供的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，具有以下有益效果：
本发明的装置利用导向定位机构1、可视化声光报警监测系统2、悬挂机构3能够针对不同的车型、不同的高度、不同的轮距、不同的转向角度实现快速定位、调整和数据识别、采集、监测、存储和传输，操作便捷，精度高，成本低，性价比高。有效提高生产效率，降低人工劳动强度和车辆因前轮摆振、偏磨吃胎等造成售后故障及索赔风险，减少商务纠纷。
本发明的装置制造成本仅为五万元，为进口设备平均价格的5％～7％，国产高端设备平均成本的8％～12％。精度可以控制在0.01°，操作人员2人，生产节拍40～60秒，可与高端设备媲美，同时适用于多种前轴转向角的调整与识别、采集、检测、数据存储及上传MES系统，性价比高。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (6)

1.一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，其特征在于，该装置包括：
导向定位机构(1)，所述导向定位机构(1)与前轴(4)配合，所述前轴(4)的两端的转向节通过所述导向定位机构(1)定位；
可视化声光报警监测系统(2)，所述可视化声光报警监测系统(2)具有位于所述导向定位机构(1)的角度编码器(202)、以及与所述角度编码器(202)连接的工控机(204)和LED显示屏(203)；以及
悬挂机构(3)；
所述导向定位机构(1)通过所述悬挂机构(3)固定以保持所述导向定位机构(1)的位置；
所述角度编码器(202)采集前轴(4)的转向节处的转向角调整数据、并传输至所述工控机(204)进行数据识别，所述LED显示屏(203)与所述工控机(204)连接以显示数据信息。
2.根据权利要求1所述的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，其特征在于，所述导向定位机构(1)包括：
导向杆(101)，所述导向杆(101)的两端具有保持所述导向杆(101)位置的支撑板(102)；
滑动连接于所述导向杆(101)的滑动块(103)；以及
集成有所述滑动块(103)下端的U型定位块(104)；
所述U型定位块(104)安装于所述前轴(4)的两端的转向节的轴承位以保持所述前轴(4)的位置；
所述滑动块(103)能够沿所述导向杆(101)的轴向滑动以调整两个所述U型定位块(104)之间的距离；
所述U型定位块(104)与所述滑动块(103)通过定位销与螺栓装配固定。
3.根据权利要求2所述的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，其特征在于，所述可视化声光报警监测系统(2)包括：
定位轴(201)，所述定位轴(201)与对应位置的转向节的主销孔连接；
通过所述定位轴(201)与所述转向节连接的所述角度编码器(202)，且所述角度编码器(202)集成有扬声器；
所述LED显示屏(203)通过螺栓固定于生产线的导轨上，且所述LED显示屏(203)根据所述工控机(204)传输的数据信号显示产品的状态；
与所述工控机(204)连接有扫码枪(205)，且所述扫码枪(205)与所述工控机(204)通过无线连接，所述扫码枪(205)通过扫描二维码或条形码以识别产品类型，采集并传输至所述工控机(204)；
所述工控机(204)通过读取所述扫码枪(205)传输的信息，用以设置、修改、识别、控制、存储、传输不同产品的需求和监测结果、并自动判断产品质量状态。
4.根据权利要求3所述的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，其特征在于，所述工控机(204)能够发出声光报警命令信号。
5.根据权利要求3所述的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，其特征在于，所述悬挂机构(3)包括：
与所述导向定位机构(1)的导向杆(101)连接以吊装所述导向定位机构(1)的连接板(301)；
与所述连接板(301)通过吊环(302)连接的弹簧平衡器(303)；以及
与所述弹簧平衡器(303)通过锁扣连接的KBK(304)；
所述KBK(304)通过锁扣与生产线的导轨连接，且所述KBK(304)用以带动该万能装置沿生产线的多个方向移动。
6.根据权利要求5所述的一种高精度低成本快速调整汽车前轴转向角的万能装置，其特征在于，所述KBK(304)为天车轻小型自立起重机、和/或悬挂起重机、和/或单轨起重机、和/或旋臂起重机、和/或固定式工字梁、和/或槽钢。
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